DE3824847A1

DE3824847A1 - Method and device for the measurement of the power consumption difference of a pump

Info

Publication number: DE3824847A1
Application number: DE3824847A
Authority: DE
Inventors: Jun Dale Richard Snyder; Joe Henry Haws
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1988-07-21
Publication date: 1990-01-25
Also published as: AU602995B2; AU1917588A; CA1326297C

Abstract

A differential fall in the motor load or in the power consumption difference of a pump is used as indication of a gas blockage or of the dry-running of an electrical submersible pump or other pump. <IMAGE>

Description

Die Verwendung von Weichstartern für Elektrotauchpumpen (ETP) in den vergangenen paar Jahren hat es ermöglicht, die Förderung durch Leerpumpen von Elektrotauchpumpen zu erhö hen, das heißt durch das Abpumpen der Fluidpegel in Brunnen oder Bohrlöchern bis herab zum Saugstutzen der Pumpe, um durch das Absenken des Drucks am Bohrungsboden eine maxi male Förderung zu erzielen. Der Einsatz einer ETP auf diese Weise bedeutet, daß sie kontinuierlich im Zyklus ein- und ausgeschaltet wird, während die Einheit ausgepumpt wird, daß sie kurzfristig abgeschaltet wird, damit sich die Boh rung wieder teilweise füllen kann, und daß sie dann erneut gestartet wird. Vor der Verwendung von Weichstartern hätte man nicht so arbeiten können, da ein Versagen von Elek trotauchpumpen beim erneuten Start üblich war.The use of soft starters for electro submersible pumps (ETP) over the past couple of years has enabled that Increase funding by draining electric submersible pumps hen, that means by pumping the fluid level into wells or drill holes down to the suction port of the pump by lowering the pressure at the bottom of the hole, a maxi to achieve male funding. The use of an ETP on this Wise means that they cycle in and out continuously is turned off while the unit is being pumped out, that it is temporarily switched off so that the Boh can partially fill again, and then again is started. Before using soft starters you can't work like that because a failure of Elek submersible pumps when restarting was common.

Abgesehen davon, daß bei einem Leerpumpvorgang das Versagen beim erneuten Start auf ein Minimum eingeschränkt werden muß, ist es auch nötig, das Leerpumpen zuverlässig festzu stellen und zu steuern, damit eine ETP nicht mehr arbeitet, nachdem sie eine Gas- oder Dampfblockade erfahren hat. Wenn nämlich eine gasblockierte ETP nicht abschaltet, wird sie durch Überhitzen vorzeitig ausfallen. Eine Gasblockade tritt ein, wenn eine ETP so viel Gas einsaugt, daß sie kein Fluid mehr an die Oberfläche pumpen kann, und das ge schieht, wenn entweder große Gasblasen im Bohrungsfluid vorhanden sind oder der Saugstutzen der Pumpe beim Abpumpen nicht mehr eintaucht. Gemäß der Erfindung ist eine ETP- Leerpumpsteuerung entwickelt worden, um eine gasblockierte oder leergepumpte ETP zuverlässig festzustellen und abzu schalten, denn bestehende ETP-Motorsteuerungen haben sich als unzureichend für eine Kontrolle unter diesen kritischen Bedingungen erwiesen.Apart from the fact that failure occurs during an empty pumping process be kept to a minimum when restarting , it is also necessary to reliably fix the empty pumping position and control so that an ETP no longer works, after experiencing a gas or vapor blockage. If namely, does not turn off a gas-blocked ETP, it will fail prematurely due to overheating. A gas blockade occurs when an ETP draws in so much gas that it does not Fluid can pump more to the surface, and that ge happens when either large gas bubbles in the drilling fluid are present or the suction port of the pump when pumping out no longer immersed. According to the invention, an ETP Empty pump control has been developed to block a gas or reliably pump out and pump out empty ETP switch, because existing ETP motor controls have as insufficient for control among these critical ones Conditions proved.

Bekannte ETP-Motorsteuerungen sind von an der Oberfläche arbeitenden Motorsteuerpaketen angepaßt worden, bei denen der Motorbetrieb stabiler und die Motorsteuerung weniger kritisch ist. So ist es beispielsweise unkritisch, ob eine Motorsteuerung verhindert, daß eine an der Oberfläche be triebene Kreiselpumpe trockenläuft, da dies weder die Pumpe noch deren Motor beschädigt. Aber eine Tauchpumpe am Bohr lochboden wird rasch zerstört, wenn man sie laufen läßt, nachdem die Fluidströmung an die Oberfläche verlorengegan gen ist. Diese Motorsteuerungen Überwachen den Laufstrom (oder die Leistungsaufnahme) des Motors und vergleichen ihn mit einem von Hand einstellbaren festen Sollwert. Wenn der Strom während einer vorgeschriebenen Zeitspanne unter die sen Unterlaststellwert absinkt, wird der Motor abgeschal tet.Known ETP motor controls are on the surface working engine control packages have been adapted, in which engine operation more stable and engine control less is critical. For example, it is not critical whether one Motor control prevents a be on the surface driven centrifugal pump runs dry as this is neither the pump still damaged their engine. But a submersible pump on the drill perforated soil is quickly destroyed if you let it run, after the fluid flow is lost to the surface gen is. These motor controls monitor the running current (or the power consumption) of the engine and compare it with a manually adjustable fixed setpoint. If the Electricity for a prescribed period below the If the underload control value drops, the motor is shut down tet.

Aus Erfahrung weiß man, daß diese bekannte Methode der Mo torsteuerung unzuverlässig ist, da sich gezeigt hat, daß eine in Betrieb befindliche ETP bei Unterlast entweder vor zeitig oder überhaupt nicht abschaltet. Der Grund für diese Unzuverlässigkeit besteht darin, daß die manuell eingegebe nen Schaltpunkte oft erraten werden oder bestenfalls auf verschiedenen über den Daumen gepeilten Regeln beruhen, die unter Umständen keinerlei Beziehung zu dem haben, was am Bohrungsboden geschieht. Folglich werden die Sollwerte häu fig zu hoch eingestellt, was zu vorzeitigem Abschalten und Förderungsverlust führt, oder sie werden zu niedrig einge stellt, woraufhin die ETP nicht abgeschaltet wird, sondern ausfällt und wiederum ein Förderungsverlust eintritt.We know from experience that this well-known method of Mo gate control is unreliable because it has been shown that an operating ETP in case of underload either before switches off early or not at all. The reason for this Unreliability is that the manually entered switching points are often guessed or at best various thumb-based rules that may have no connection whatsoever with what Well bottom happens. As a result, the setpoints become frequent fig set too high, causing premature shutdown and Loss of funding leads, or they are turned in too low , whereupon the ETP is not switched off, but fails and again a loss of funding occurs.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor richtung zum Abschalten eines Pumpenmotors bei auftretender Motorunterbelastung zu schaffen, die beispielsweise durch Leerpumpen oder Gasblockade hervorgerufen wird.The object of the invention is to provide a method and a Direction for switching off a pump motor when it occurs To create engine underload, for example, by Empty pumps or gas blockage is caused.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß sich eine Gas blockade oder ein Leerpumpzustand durch einen plötzlichen Abfall der Motorlast und der Fluidleistungsabgabe beim Ein tritt von Gas in die Pumpe auszeichnet.According to the invention it has been found that there is a gas blockage or an empty pump state due to a sudden Decrease in engine load and fluid power output on on of gas enters the pump.

Das Verfahren gemäß der Erfindung weist folgende Schritte auf:The method according to the invention has the following steps on:

(a) Measuring the power consumption of the pump in time intervals len;
(b) determining a new power consumption of the engine hand of measurements;
(c) Determine an earlier pump power consumption motors based on the measurements;
(d) deriving the difference between steps (b) and (c); and
(e) designate the difference as the power consumption difference the pump.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist folgendes auf:The device according to the invention has the following:

(a) a device for measuring the power consumption of the Pump in time intervals;
(b) means for determining a new performance recording of the pump motor based on the measurements;
(c) means for determining an earlier lei power consumption of the pump motor based on the measurements;
(d) means for deriving the difference between steps (b) and (c); and
(e) means for indicating the difference as Lei power consumption difference of the pump when exceeded a predetermined size.

Es können mehrere alternative Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung benutzt werden, um zuverlässig festzu stellen, ob eine Gasblockade oder Leerpumpen vorliegt. Hierzu werden Pumpenbetriebsparameter an der Oberfläche ge messen. Ein bevorzugtes Verfahren arbeitet gemäß folgender Logik: 1.) Es werden Berechnungen an gemessener Motorlast vorgenommen, um festzustellen, ob ein Absinken der Motor last aufgetreten ist. 2.) Bei nicht gasbelasteten Pumpbe dingungen wird die ETP beim ersten Anzeichen eines Absin kens der Motorlast abgeschaltet. Das geschieht beim Leer pumpen; es tritt kein Gas in die Pumpe ein und verursacht, daß die Motorlast absinkt, bis der Fluidpegel in der Boh rung herabgepumpt und der Saugstutzen unbedeckt ist. 3.) Bei gasbelasteter Pumpenbenutzung wird die ETP erst abge schaltet, wenn sie gasblockiert ist. Die Motorlast fällt bei jedem Eintritt von Gas in die Pumpe ab, erholt sich je doch, wenn das Gas mit dem gepumpten Fluid austritt. Wenn eine große Menge Gas in die Pumpe gelangt und die Pumpe einer Gasblockade erliegt, sinkt die Motorlast auch ab, er holt sich aber nicht, weil das Gas in der Pumpe eingefangen bleibt. In diesem Fall wird die ETP abgeschaltet, wenn die Motorlast absinkt und sich nicht innerhalb angemessener Zeit erholt.Several alternative methods and devices can be used according to the invention can be used to reliably tighten check whether there is a gas blockage or empty pumps. For this purpose, pump operating parameters are ge on the surface measure up. A preferred method works as follows Logic: 1.) There are calculations on measured engine load made to determine if the engine is sinking last occurred. 2.) With pump gas not loaded with gas The ETP becomes conditions at the first sign of an absin kens of the engine load switched off. This happens when empty pump; no gas enters the pump and causes that the engine load drops until the fluid level in the Boh pumped down and the suction port is uncovered. 3.) If the pump is used with gas, the ETP will only be issued switches when it is gas blocked. The engine load drops every time gas enters the pump, it recovers yes, if the gas escapes with the pumped fluid. If a large amount of gas gets into the pump and the pump gas blockage, the engine load also drops, he but does not get because the gas is trapped in the pump remains. In this case the ETP is switched off when the Engine load drops and is not within reasonable Time recovered.

Zu dem Verfahren (und der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens) gehört vorzugsweise das Abschalten der Pumpe (oder des Pumpenmotors), wenn die Leistungsaufnahmediffe renz der Pumpe eine vorherbestimmte Größe eine vorherbe stimmte Zeitlang übersteigt (oder wenn eine Unterbelastung wahrgenommen wird, oder, alternativ, das Abschalten des Pumpenmotors, wenn eine Unterbelastung festgestellt wird, die eine vorherbestimmte Zeitspanne überschreitet).The method (and the device for carrying out the Process) preferably includes switching off the pump (or the pump motor) when the power consumption differs limit of the pump a predetermined size a predetermined agreed for a while (or if there is an underload is perceived, or, alternatively, switching off the Pump motor, if an underload is found, which exceeds a predetermined period of time).

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen näher erläu tert. In der Zeichnung zeigt: The invention is advantageous in the following Details explained in more detail using exemplary embodiments tert. The drawing shows:

Fig. ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Schrittfolge einer Steuerung, die gemäß der Erfindung entwickelt wurde. Fig. A flow diagram of a preferred sequence of steps of a controller, which was developed according to the invention.

Gemäß der Erfindung werden verschiedene Parameter unabhän gig oder in beliebiger Kombination überwacht, um festzu stellen, ob eine Änderung der Motorlast einer Elektrotauch pumpe (ETP) aufgetreten ist. Zu den Parametern gehören die Scheinleistung, wirkliche Leistung, Blindleistung, Lei stungsfaktor und Strom (da die Spannung im allgemeinen kon stant ist). Jeder dieser Parameter fällt ab, wenn die ETP- Motorlast absinkt. Es können auch Verhältnisse von Kombina tionen dieser Parameter überwacht werden, da sich auch die Verhältnisse mit absinkender Motorlast ändern. Falls Strom für die Oberwachung der Motorlast benutzt wird, kann auch die Spannung als Sekundärparameter gemessen werden, um zu gewährleisten, daß Stromschwankungen nicht das Ergebnis von Spannungsspitzen oder Durchhängen sind, denn der Strom kann auch aus anderen Gründen als wegen der Motorlast schwanken, beispielsweise weil die Stromliefergesellschaft nicht in der Lage ist, gleichförmige Spannungen zur Verfügung zu stellen oder weil Stürme Schwankungen hervorrufen usw.According to the invention, various parameters become independent gig or in any combination to monitor make a change in the motor load of an electric dive pump (ETP) has occurred. The parameters include the Apparent power, real power, reactive power, lei power factor and current (since the voltage generally con is constant). Each of these parameters drops when the ETP Engine load drops. It can also be Kombina tions of these parameters are monitored, since the Change conditions with decreasing engine load. If electricity used for monitoring the engine load can also the voltage to be measured as a secondary parameter ensure that current fluctuations are not the result of There are voltage peaks or sagging because the current can fluctuate for reasons other than engine load, for example because the electricity supplier is not in is able to provide uniform voltages or because storms cause fluctuations, etc.

Motorlastparameter können mit den verschiedensten Techniken gemessen werden, und Parameter können entweder direkt ge messen werden oder sie können vor dem Messen zunächst ge filtert oder geglättet werden. Hierzu können Verfahren der quadratischen Mittelwertbildung oder sonstige Mittelungs techniken angewandt werden. Die Messungen können auf ana loge Weise vorgenommen und mathematische Berechnungen mit Analogschaltungen durchgeführt werden. Als Alternative kön nen auch analoge Messungen in digitale umgewandelt und ma thematische Berechnungen entweder mit digitaler Hardware oder mit Software vorgenommen werden, beispielsweise in einem Mikroprozessor. Digitale Probenentnahmeraten, die Länge der in Rechnungen ausgewerteten Zeit sowie Datenspei chererfordernisse stehen miteinander in Beziehung, können aber in weiten Bereichen variieren. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde gemäß der Erfindung eine Analog- Digital-Stichprobenentnahmerate von 4 Hz angewandt, aber es können auch Abtastraten von weniger als einmal alle 15 Mi nuten bei einer anderen Zeitdauer oder in den Berechnungen angewandt werden, wie nachfolgend beschrieben.Engine load parameters can be done using a variety of techniques can be measured, and parameters can either be directly be measured or you can ge before measuring can be filtered or smoothed. For this, procedures of quadratic averaging or other averaging techniques are applied. The measurements can be made on ana made logically and with mathematical calculations Analog circuits are carried out. As an alternative, also converted analog measurements into digital and ma thematic calculations either with digital hardware or with software, for example in a microprocessor. Digital sampling rates that Length of time evaluated in invoices and data storage Requirements are related to each other, can but vary widely. With a preferred one Embodiment was according to the invention an analog Digital sampling rate of 4 Hz applied, but it can also sample rates of less than once every 15 mi slots at a different time period or in the calculations applied as described below.

Anders als bei der bestehenden Motorsteuerungstechnologie, bei der die Motorleistung oder Strom mit einem Sollwert verglichen wird, machen die Kontrollmethoden gemäß der Er findung von verschiedenen Techniken Gebrauch, um festzu stellen, ob ein Leerpumpen aufgetreten ist, wie nachfolgend beschrieben. Um festzustellen, ob die Motorlast abgesunken ist, kann ein Vergleich der neuesten Motorlastmessungen mit einer beliebigen vorhergehenden durchschnittlichen Motor last vorgenommen werden. So kann die neueste Motorlastmes sung ein einziger Datenpunkt oder der Durchschnitt von vielen Datenpunkten sein, die zuletzt aufgetreten sind. Es gibt keine Grenze für die Anzahl von Datenpunkten oder die Länge der Zeit, über die hinweg der Durchschnitt berechnet werden kann. Versuche mit der Erfindung waren erfolgreich, bei denen der Durchschnitt der neuesten einen Sekunde des Stroms und auch allein die letzte Einpunktablesung des Stroms benutzt wurde. Der vorhergehende Motorlastdurch schnitt wird vorzugsweise für ein Zeitintervall vom ETP- Start bis zu dem ersten Datenpunkt berechnet, der für den neuesten Durchschnitt benutzt wird. Eine Methode der Be stimmung der vorhergehenden Motorlast besteht darin, den beweglichen Durchschnitt der Motorlast für eine beliebig eingestellte Zeitlänge vor den neuesten Durchschnittsdaten kontinuierlich neu zu berechnen. Es gibt keine Grenze für die Anzahl von Datenpunkten oder die Länge der Zeit, für die der Durchschnitt berechnet wird. Bei Versuchen mit der Erfindung wurde mit Erfolg ein beweglicher 5-Sekunden Durchschnitt des Stroms benutzt. Das erforderliche Ausmaß des Abfalls des Motorlastparameters muß festgelegt werden, damit ein möglicher Gasblockade- oder Leerpumpzustand iden tifiziert werden kann. Dies Ausmaß hängt davon ab, welcher Parameter überwacht wird, ist aber trotzdem ziemlich flexi bel. Gemäß der Erfindung wurde mit Erfolg gezeigt, daß ein Kriterium für den Stromabfall größer sein muß als 5%; aber es hat sich in Versuchen auch gezeigt, daß Kriterien ir gendwo zwischen 1% bis 20% auch erfolgreich sein können. Ein größerer Bereich von 1/4% bis 30% ist gleichfalls möglich, obwohl in einem weiteren Rahmen eher Fehler auf tauchen. Bei Pumpbedingungen unter Gas, muß die Motorlast absinken und eine Zeitlang niedrig bleiben, ehe die ETP wegen Gasblockade abschaltet. Diese Zeitspanne, während der die Motorlast niedrig bleiben muß, hängt von der Dauer ab, die für die Durchschnittsbildung bei den obigen Schritten angewandt wird. Gemäß der Erfindung wurde eine Zeitspanne von 10 Sekunden als ein Zeitkriterium mit Erfolg getestet; es war aber auch ohne weiteres möglich, irgendeinen Wert oberhalb von 2 Sekunden anzuwenden. Diese Zeitgrenze könnte sogar auf Null herabgesetzt werden, wenn man längere Zeitspannen benutzte, um die beiden Durchschnittswerte der Motorbelastung zu berechnen. Die maximale Zeitgrenze ist lediglich eine Funktion davon, wieviel Schaden an der ETP man bereit ist in Kauf zu nehmen, ehe sie abgeschaltet wird (eine Stunde oder mehr wäre beispielsweise ein extremer Wert).Unlike the existing engine control technology, at which the motor power or current with a setpoint control methods are compared according to the Er use of various techniques to fix check if an empty pump has occurred as follows described. To determine if the engine load has dropped a comparison of the latest engine load measurements with any previous average engine be made. So the latest engine load mes a single data point or the average of many data points that occurred last. It there is no limit to the number of data points or the Length of time over which the average is calculated can be. Attempts with the invention were successful where the average of the latest one second of Current and also the last single point reading of the Stroms was used. The previous engine load through cut is preferably for a time interval from the ETP Start up to the first data point calculated for the latest average is used. A method of loading The previous engine load is determined by the moving average of the engine load for any set length of time before the latest average data continuously recalculate. There is no limit to the number of data points or the length of time for which is averaged. When trying with the Invention successfully became a agile 5-second Average of current used. The extent required the drop in the engine load parameter must be determined thus a possible gas blockage or empty pump condition can be certified. The extent depends on which Parameter is monitored, but is still quite flexible bel. According to the invention it has been successfully shown that a The criterion for the drop in current must be greater than 5%; but Experiments have also shown that criteria ir anywhere between 1% and 20% can also be successful. A larger range of 1/4% to 30% is also possible, although errors appear in a wider framework dive. When pumping under gas, the engine load must decline and remain low for a while before the ETP switches off due to gas blockage. This period of time during the the engine load must remain low depends on the duration, those for averaging the above steps is applied. According to the invention there has been a period of time of 10 seconds successfully tested as a time criterion; but it was also easily possible, any value apply over 2 seconds. This time limit could can even be reduced to zero if you have longer ones Time periods used to measure the two averages Calculate engine load. The maximum time limit is just a function of how much damage to the ETP one is willing to put up with it before it is switched off (For example, an hour or more would be an extreme one Value).

Die Berechnung der Motorlastdifferenz gegenüber der Zeit ist eine andere Möglichkeit zur Feststellung, ob die Motor last abgesunken ist.The calculation of the engine load difference over time is another way to determine if the engine load has dropped.

Die Motorlast wird in regelmäßigen Intervallen abgefragt, wie oben erwähnt, und die Motorlastdifferenz wird dadurch berechnet, daß die vorhergehende Motorlast von der neuesten Motorlast subtrahiert und der Unterschied durch die Zeit zwischen den beiden Messungen dividiert wird. Die früheren und die neuesten Motorlastwerte können jeweils Einpunktmes sungen oder die Durchschnitte mehrerer Messungen sein. Ein signifikantes negatives Resultat zeigt ein Absinken der Mo torlast an, beispielsweise wenn eine Gasblockade oder Leer pumpen einer ETP vorliegt. Das Ausmaß, um das die Differenz negativ sein muß, hängt von den Probenentnahmeraten und dem Zeitintervall ab, über welches die Differenz berechnet wird. Die ETP ist leergepumpt, wenn die Differenz signifi kant negativ und danach nicht signifikant positiv wird. Die Differentialmethode der Steuerungsberechnung kann digital oder auf analoge Weise durchgeführt werden.The engine load is queried at regular intervals, as mentioned above, and the engine load difference is thereby calculates that the previous engine load is from the latest Subtracted engine load and the difference through time is divided between the two measurements. The earlier ones and the latest engine load values can each have single point measurements solutions or the averages of several measurements. A Significant negative result shows a drop in the Mo gate load, for example if there is a gas blockage or empty pump an ETP is present. The extent by which the difference must be negative depends on the sampling rates and the Time interval from which the difference is calculated becomes. The ETP is pumped empty when the difference is signifi edge becomes negative and then does not become significantly positive. The Differential method of control calculation can be digital or be carried out in an analogous manner.

Eine weitere Möglichkeit, durchschnittliche Motorlasten zu berechnen, besteht in der Integration der Motorlast für eine gegebene Zeitspanne.Another way to average engine loads calculate consists in the integration of the engine load for a given period of time.

Die Motorlast wird, wie oben gesagt, in regelmäßigen Inter vallen abgefragt und in einer Datenmatrix gespeichert. Das Feld unter der Motorlast gegenüber der Zeitkurve wird für die neueste Zeitperiode durch Anwenden einer Integrations technik errechnet. Die neueste Zeitspanne kann von beliebi ger Länge sein, die vom Benutzer festgelegt wird und von der erforderlichen Empfindlichkeit abhängt (je kürzer die Länge, um so empfindlicher ist die Berechnung gegenüber Än derungen der Motorlast).The engine load is, as stated above, in regular intervals vallen queried and stored in a data matrix. The Field under the engine load versus time curve is for the latest time period by applying an integration technology calculated. The latest time period can be from any long length set by the user and of depends on the required sensitivity (the shorter the Length, the more sensitive the calculation is to Än changes in engine load).

Die Integrationsrechenmethode der Steuerung kann auch digi tal oder auf analoge Weise durchgeführt werden. Eine Gas blockade oder das Leerpumpen wird angezeigt, wenn die neue ste Integration der Motorlast um eine vorherbestimmte Menge geringer ist als die vorhergehende Integration. Die Länge der Zeit, während der Integrationen vorgenommen werden, ob die Referenzintegration in einem festen Zeitpunkt oder auf beweglicher Basis berechnet wird, wie groß das Absinken sein muß, um signifikant zu sein, und die Dauer, während der das Absinken bestehenbleiben muß bei Anwendungsfällen unter Gas, all das variiert ähnlich wie bei dem oben be schriebenen ersten Verfahren.The control's integration calculation method can also be digi tal or be carried out in an analogous manner. A gas blockage or pumping empty is indicated when the new one most integration of the engine load by a predetermined amount is less than the previous integration. The length the time during which integrations are made, whether the reference integration at a fixed time or on moving base is calculated how big the sinking must be to be significant and the duration during the sinking must persist in applications under gas, all this varies similarly to the one above first procedure.

Ein weiterer Weg zur Feststellung, ob die Motorlast abge sunken ist, besteht schließlich in der Vornahme einer sta tistischen Analyse der Motorlast. Wie bei den anderen Me thoden wird die Motorlast in regelmäßigen Intervallen abge fragt und in einer Datenmatrix gespeichert. Die Abfragever teilungsstatistiken werden anhand der früheren Motorlastab fragen berechnet, die während einer gegebenen Zeitspanne entnommen wurden, und damit wird der neueste Motorlastab fragewert verglichen. Ein Absinken der Motorlast, welches außerhalb von Kontrollgrenzen liegt, die anhand der vorher gehenden Motorlastabfrageverteilung und des gewünschten statistischen Sicherheitsintervalls der Abfrage fallen, zeigt an, daß ein signifikantes Absinken der Motorlast er folgte. Das angewandte statistische Sicherheitsintervall hängt ab von der akzeptablen Fehlerwahrscheinlichkeit und kann dementsprechend variieren. Falls die neueste Motor lastabfrage eine vorherbestimmte Zeitlang unterhalb der be rechneten unteren Steuergrenze liegt, ist die ETP entweder gasblockiert oder leergepumpt und wird abgeschaltet. Zu sätzlich zeigt eine statistische Berechnung in der Stan dardabweichung der Motorlast an, daß die Motorlast va riabler geworden ist, ein weiteres Zeichen dafür, daß Gas in die Pumpe eingedrungen oder ein Leerpumpen aufgetreten ist.Another way to determine if the engine load is abge sunken, ultimately consists in making a sta statistical analysis of engine load. Like the other me the engine load is measured at regular intervals asks and saved in a data matrix. The query ver Division statistics are based on the previous engine load asking computes that for a given period of time have been removed and the latest engine load is question value compared. A decrease in engine load, which is outside of control limits based on the previous outgoing engine load query distribution and the desired statistical security interval of the query fall, indicates that there is a significant decrease in engine load followed. The statistical security interval applied depends on the acceptable probability of error and can vary accordingly. If the latest engine load query for a predetermined time below the be calculated lower tax limit, the ETP is either gas blocked or pumped empty and is switched off. To In addition, a statistical calculation in the standard shows dard deviation of the engine load indicates that the engine load va riabler has become another sign that gas penetrated the pump or an empty pump occurred is.

Die gemäß der Erfindung entwickelte Leerpump/Gasblockade- Steuerung kann auf verschiedene Weise genutzt werden. So eignet sie sich beispielsweise als Unteranordnung eines Steuergeräts. Das entwickelte Steuergerät ist mit einer be stehenden Motorsteuerung in Reihe verdrahtet, um die Unter lastfunktionen der bereits bestehenden Steuerung zu ergän zen/ersetzen. Gemäß einer Alternative kann die Vorrichtung in ein einziges Motorsteuerpaket integriert werden. Dabei müssen die Unterlastfunktionen in einer Motorsteuerung durch die Gasblockade/Leerpump-Steuerfunktionen ersetzt werden. Als weitere Alternative kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung in ein intelligentes, entferntes Endgerät in tegriert werden. Eine solche Einheit übt Motorsteuerfunk tionen so aus, daß sie die Leerpump/Gasblockade-Steuerung einschließt und umfaßt zusätzliche Möglichkeiten der Über wachung des ETP-Betriebs, des Speicherns von Betriebsdaten sowie der Kommunikation mit einem Zentralrechner.The empty pump / gas blockade developed according to the invention Control can be used in different ways. So it is suitable, for example, as a sub-arrangement of a Control unit. The control unit developed is with a be standing motor control wired in series to the sub load functions of the existing control system zen / replace. According to an alternative, the device can be integrated into a single engine control package. Here need the underload functions in a motor controller replaced by the gas blockage / empty pump control functions will. As a further alternative, the device according to of the invention in an intelligent, remote terminal in be tegrated. Such a unit exercises engine control radio tions so that they control the empty pump / gas blockade includes and includes additional ways of over monitoring of the ETP operation, the storage of operating data as well as communication with a central computer.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an hand des Ablaufdiagramms näher erläutert werden. Es wird wie folgt vorgegangen: Schritt 1: Strom wird kontinuierlich alle 25 Sekunden abgetastet (Analog-Digital-Umsetzung). Schritt 2: Steuergerät wird eingeschaltet, wenn der Strom 0,5 Ampere übersteigt (geschieht beim Starten der ETP). Schritt 3: Steuergerätfunktionen werden in Gang gesetzt, wenn die Stromspitze beim ETP-Start vorüber ist. Schritt 4: Die neueste Stromabfrage wird genommen und an der ersten Position der Datenmatrix zur späteren Verwendung bei den Steuerungsberechnungen verwendet. Schritt 5: Nach dem Star ten der ETP wird mit den Berechnungen erst begonnen, wenn die Datenmatrix voll ist (6 Sekunden von Stromabtastungen). Schritt 6: Der neueste 1-Sekunden Durchschnitt des Stroms wird durch Mittelung der ersten vier Werte in der Datenma trix berechnet. Schritt 7: Wenn der Leerpump-Zähler nicht Null ist, war die letzte errechnete Differenz mehr als ein 5%-Abfall, was anzeigt, daß in der ETP bereits Gas vorhan den ist und abgepumpt werden kann. Schritt 8: Wenn die ETP sich nicht bereits auf möglichem Leerpumpen befindet, wird der normale frühere 5-Sekunden Durchschnitt des Stroms durch Mitteln der letzten 20 Abfragewerte in der Datenma trix berechnet. Schritt 9: Wenn sich die ETP bereits im möglichen Leerpumpen befindet, wird der vorhergehende 5-Se kunden Durchschnitt des Stroms nicht erneut berechnet. Es wird der frühere Durchschnittswert des Stroms benutzt, der berechnet wurde, als der Strom erstmals abfiel, um den neuesten Strom mit seinem ursprünglichen Pegel zu verglei chen. Schritt 10: Der neueste 1-Sekunden Durchschnitt wird von dem früheren 5-Sekunden Durchschnitt des Stroms subtra hiert. Schritt 11: Wenn die berechnete Differenz größer ist als ein 5%-Abfall, dann ist Gas in die Pumpe eingedrungen, und die ETP wird möglicherweise leergepumpt. Schritt 12: Die ETP wird bei nicht mit Gas belasteten Pumpbedingungen abgeschaltet, da ein Stromabfall von mehr als 5% nur beim Auspumpen auftritt. Schritt 13: Die Dauer, während der sich die ETP in einem potentiellen Leerpumpzustand befindet, wird gezählt (eine Zählung entspricht 25 Sekunden). Schritt 14: Bei gasbelasteten Pumpbedingungen ist die ETP leerge pumpt und wird abgeschaltet, wenn der Strom nicht innerhalb von 10 Sekunden oder weniger auf seinen ursprünglichen 5- Sekunden Durchschnitt zurückkehrt (ehe der Stromabfall ein trat). Schritt 15: Die Datenmatrix wird für die nächste Stromabfragung vorbereitet, indem die Daten in der Matrix um eine Stelle abwärts bewegt werden. Damit wird der älte ste Stromabtastwert wirksam gelöscht, und es entsteht Platz für den nächsten oben in der Matrix (an erster Stelle) hin zuzufügenden Stromabtastwert.A preferred embodiment of the invention is intended to be explained in more detail using the flowchart. It will proceed as follows: Step 1: Electricity becomes continuous sampled every 25 seconds (analog-digital conversion). Step 2: control unit is turned on when the power Exceeds 0.5 amperes (happens when starting the ETP). Step 3: control unit functions are started, when the current peak at the ETP start is over. Step 4: The latest electricity query is taken and at the first Position of the data matrix for later use with the Control calculations used. Step 5: after the star The calculation of the ETP will only start when the data matrix is full (6 seconds of current samples). Step 6: the latest 1-second average of the current is determined by averaging the first four values in the data measure trix calculated. Step 7: if the drain pump counter is not Is zero, the last calculated difference was more than one 5% drop, indicating that gas already exists in the ETP that is and can be pumped out. Step 8: if the ETP is not already on possible empty pumping the normal previous 5-second average of the current by averaging the last 20 query values in the data measure trix calculated. Step 9: If the ETP is already in the possible empty pumps, the previous 5-se customer's average of electricity is not recalculated. It the previous average value of the current is used, the was calculated when the current dropped for the first time to compare the latest current with its original level chen. Step 10: The latest 1-second average will be subtracted from the previous 5-second average of current here. Step 11: If the calculated difference is larger than a 5% drop, then gas has entered the pump, and the ETP may be pumped empty. Step 12: The ETP is used when pump conditions are not loaded with gas switched off, since a power drop of more than 5% only at Pumping out occurs. Step 13: the duration during which the ETP is in a potential empty pumping state, is counted (one count corresponds to 25 seconds). step 14: In the case of gas-laden pump conditions, the ETP is empty pumps and turns off when the power is not within from 10 seconds or less to its original 5- Seconds average returns (before the power drop occurs stepped). Step 15: The data matrix is for the next one Stream detection prepared by the data in the matrix be moved down one place. So that the elder The current sample value is effectively deleted and space is created for the next one up in the matrix (in the first place) current sample to be added.

Zwar befaßt sich die vorstehende Beschreibung in erster Li nie damit, eine Unterbelastung eines elektrischen Pumpenmo tors festzustellen, die ein Anzeichen für eine Gasblockade oder ein Leerpumpen ist; aber die zugrundeliegende Erfin dung ist in weiterem Rahmen auf Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zum Überwachen und Steuern des Pumpbetriebs durch Messen von Änderungen der Pumpenleistungsaufnahme ge richtet. Das geschieht (a) bei Pumpen mit Elektromotoran trieb durch Messen der Motorlast und Vergleichen gegenwär tiger Motorlasten mit vorhergehenden Motorlasten, (b) bei Pumpen mit Hydraulikmotorantrieb durch Messen des Hydrau likenergieverbrauchs (Eingangsdruck und Durchflußmenge - Ausgangsdruck und Durchflußmenge) und durch Vergleichen ge genwärtiger Motorlasten mit vorhergehenden Motorlasten, wie zuvor. Zu möglichen Kombinationen Pumpe/Motor gehören 1.) eine Kreiselpumpe mit Elektromotorantrieb, 2.) eine Krei selpumpe mit Hydraulikmotorantrieb, 3.) eine Verdränger pumpe mit Elektromotorantrieb, 4.) eine Verdrängerpumpe mit Hydraulikmotorantrieb.While the foregoing description is primarily concerned with not finding an underloading of an electric pump motor, which is an indication of a gas blockage or an empty pumping; but the underlying inven tion is broadly directed to methods and corresponding devices for monitoring and controlling pump operation by measuring changes in pump power consumption. This is done (a) in pumps with electric motor drives by measuring the motor load and comparing current motor loads with previous motor loads, (b) in pumps with hydraulic motor drives by measuring hydraulic energy consumption (inlet pressure and flow rate - outlet pressure and flow rate) and by comparing current engine loads with previous engine loads, as before. Possible pump / motor combinations include 1.) a centrifugal pump with an electric motor drive, 2.) a centrifugal pump with a hydraulic motor drive, 3.) a positive displacement pump with an electric motor drive, 4.) a positive displacement pump with a hydraulic motor drive.

Claims

1. Method for measuring the power consumption difference of a pump, characterized by :

(a) measuring the power consumption of the pump in time intervals;
(b) determining a new power consumption of the pump motor based on the measurements;
(c) determining an earlier power consumption of the pump motor based on the measurements;
(d) deriving the difference between steps (b) and (c); and
(e) Denote the difference as the power consumption difference of the pump.

2. The method according to claim 1, characterized, that the pump is switched off when the power consumption difference of the pump a predetermined value one before for a certain period of time.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pump is driven by an electric motor, and that the power consumption of the pump is measured by measuring the motor load, and that the method further comprises the following steps:

(a) measuring engine loads at time intervals;
(b) determining a new engine load based on the measurements;
(c) determining a previous engine load based on the measurements;
(d) deriving the difference between steps (b) and (c);
(e) specifying the difference as pump motor underload when the difference exceeds a predetermined amount; and
(f) Specifying the pump motor underload as the power consumption difference of the pump.

4. The method according to claim 3, characterized in that the pump motor is switched off when the underload is perceived.

5. The method according to claim 3, characterized in that the pump motor is switched off when the underload is perceived, that exceeds a predetermined duration.

6. The method according to claim 3, characterized in that the engine loads based on the apparent power absorbed by the pump motor be watched over.

7. The method according to claim 3, characterized in that the engine loads based on the real power consumed by the pump motor be monitored.

8. The method according to claim 3, characterized in that the engine loads based on the reactive power consumed by the pump motor be watched over.

9. The method according to claim 3, characterized in that the engine loads monitored based on the current drawn by the pump motor will.

10. The method according to claim 9, characterized in that the current voltage to screen out current fluctuations is used which is the result of over or under voltages and are not from pumping out or gas blockages.

11. The method according to claim 3, characterized in that the new engine load an average of measurements over a selected one Time interval is and that also the previous engine load Average calculated over a selected time interval is worth of measurements.

12. The method according to claim 3, characterized in that step (d) on the Based on a calculation of the engine load difference in relation is made on time.

13. The method according to claim 3, characterized in that step (d) on the Basis of the integration of the engine load in relation to time is made.

14. The method according to claim 3, characterized in that step (d) on the Based on a statistical analysis.

15. Device for measuring the power consumption difference of a pump, characterized by:

(a) means for measuring the power consumption of the pump at time intervals;
(b) means for determining a new power consumption of the pump motor based on the measurements;
(c) means for determining an earlier power consumption of the pump motor based on the measurements;
(d) means for deriving the difference between steps (b) and (c); and
(e) means for indicating the difference as the power consumption difference of the pump when a predetermined size is exceeded.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the pump can be driven by means of an electric pump motor, and that the device further comprises:

- A device for measuring engine loads in time intervals;
- A device for specifying the engine load as the power consumption of the pump fluid; and
means for indicating the difference between a new and an earlier motor load than pump motor underload when the difference exceeds a predetermined size.

17. The apparatus of claim 16, characterized by a facility for Ab switching the pump motor when the underload is detected.

18. The apparatus according to claim 17, characterized in that it is tax tion subassembly is provided with a motor Control is wired in series and causes Unterbe Load functions of the engine control supplemented or replaced will.

19. The apparatus of claim 17, characterized in that it as an inte grated engine control module is provided, which be acts that under underload functions of an engine control with gas blockage / empty pump control functions replaced will.

20. The apparatus according to claim 17, characterized in that it as an inte free, intelligent, remote terminal unit provided which causes engine control functions to be empty pump / gas blockage control and capable of loading to monitor the operating parameters of the submersible electric pump, Be save drive data and with a central computer in Communication.